[發明專利]基于葉尖定時和支持向量機原理的葉片裂紋在線測量方法

在審

• 申請號: 202010231636.2
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111413404A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 段發階;鄧震宇;傅驍;牛廣越;程仲海;劉志博
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/12;G01N29/44
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于葉尖定時和支持向量機原理的葉片裂紋在線測量方法，在旋轉機械的機匣不同位置設置多支葉尖定時傳感器，在模擬工況下，通過葉尖定時傳感器測量葉片到達每支葉尖定時傳感器的到達時間，測得葉片的振動位移、振幅和振動頻率葉片振動數據，包括無裂紋葉片和有裂紋葉片的振動數據，將無裂紋葉片的振動數據標記為正類樣本，有裂紋葉片的振動數據標記為負類樣本，送入支持向量機進行分類訓練并建立分類模型，利用訓練好的分類模型實現運行工況下旋轉機械葉片裂紋的在線測量。包括下列步驟：

(1)在旋轉機械機匣的不同位置設置多支葉尖定時傳感器，用于測量不同轉速下葉片到達每支葉尖定時傳感器的時間；

(2)在葉片完好沒有裂紋時進行模擬工況試驗，將葉尖定時傳感器測量的每支葉片到達時間信號送入葉片狀態監測系統，結合多支葉尖定時傳感器的安裝位置、旋轉機械的不同轉速和葉尖定時算法，計算得到無裂紋葉片在不同轉速下的振動位移、振幅、振動頻率、初始相位、振動常偏量和共振倍頻數葉片振動數據；

(3)對于有裂紋葉片，進行模擬工況實驗，獲得有裂紋葉片在不同轉速下的振動位移、振幅、振動頻率、初始相位、振動常偏量和共振倍頻數葉片振動數據；

(4)將無裂紋葉片的振動數據設置為正類樣本，數據標簽設置為0；將有裂紋葉片的振動數據設置為負類樣本，數據標簽設置為1；

(5)以負類樣本總數為參考，利用等間隔下采樣方法對正類樣本進行采樣以實現正負樣本均衡，均衡后的正類樣本和負類樣本組合成為訓練集；

(6)利用最小最大歸一化算法，對訓練集中的數據進行歸一化化處理，消除量綱；

(7)根據消除量綱后的訓練集，利用支持向量機算法進行分類訓練，建立支持向量機分類模型；

(8)當旋轉機械在工作狀態運行時，根據葉尖定時傳感器實測獲得的葉片到達時間，利用葉片狀態監測系統計算得到葉片在工作狀態下不同轉速的振動位移、振幅、振動頻率、初始相位、振動常偏量和共振倍頻數葉片振動數據；

(9)將工作狀態測得的葉片振動數據作為待測樣本，經過歸一化處理后，送入葉片狀態監測系統中訓練好的支持向量機分類模型，通過支持向量機分類模型計算得到的待測樣本標簽是0或1，實現旋轉機械葉片裂紋的在線測量。